一氧化氮對(duì)干旱脅迫下兩種生態(tài)型蘆葦愈傷組織的生理作用機(jī)制研究.pdf

1、本文以?xún)煞N生態(tài)型蘆葦(沙丘蘆葦和沼澤蘆葦，以沼澤蘆葦為對(duì)照，以抗逆性較強(qiáng)的沙丘蘆葦為研究對(duì)象)的懸浮愈傷組織為實(shí)驗(yàn)材料，研究了兩種蘆葦對(duì)滲透脅迫的不同生理響應(yīng)，揭示了NO在滲透脅迫下的抗氧化作用及其對(duì)滲透脅迫下ABA誘導(dǎo)兩種蘆葦中脯氨酸的積累的調(diào)節(jié)作用。主要獲得以下結(jié)果： 在PEG-6000所誘導(dǎo)的滲透脅迫下，沼澤蘆葦與抗性較強(qiáng)沙丘蘆葦相比具有較高的離子滲透率，同時(shí)質(zhì)膜和膜蛋白也受到更為嚴(yán)重的氧化損傷。我們使用100 μ M的一

2、氧化氮(nitric oxide，NO)供體硝普鈉(sodium nitropiusside，SNP)對(duì)滲透脅迫下的沙丘蘆葦和沼澤蘆葦氧化損傷具有明顯的緩解效應(yīng)，尤其對(duì)于沼澤蘆葦?shù)谋Ｗo(hù)作用更為明顯。使用硝酸鈉、亞硝酸鈉和亞鐵氰化鉀作為對(duì)照的實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了NO對(duì)兩種蘆葦抗旱性具有專(zhuān)一性的調(diào)節(jié)作用。與PEG單獨(dú)處理相比，100 μ M SNP處理分別顯著誘導(dǎo)了滲透脅迫下沼澤蘆葦中超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)及抗壞血酸過(guò)氧化物

3、酶(APX)活性的上升，延緩了由于滲透脅迫而導(dǎo)致的H<,2>O<,2>和O<,2><'->的大量積累。谷胱甘肽也參與了外源NO對(duì)滲透脅迫下兩種蘆葦氧化能力的調(diào)節(jié)。滲透脅迫處理不同程度降低了兩種蘆葦還原型谷胱甘肽(GsH)的含量，同時(shí)增加了氧化型谷胱甘肽(GSSG)的含量；而與。PEG單獨(dú)處理相比較，SNP處理顯著地提高了沼澤蘆葦GSH的含量，而對(duì)GSSG的含量無(wú)顯著影響。通過(guò)分析GSH/GSSG的比例發(fā)現(xiàn)，SNP處理顯著地提高了滲透脅迫

4、下沼澤蘆葦?shù)腉SH/GSSG比率。這可能與NO誘導(dǎo)滲透脅迫下沼澤蘆葦谷胱甘肽還原酶(GR)的活性有關(guān)。GR參與降解由滲透脅迫而產(chǎn)生的過(guò)氧化產(chǎn)物，完成細(xì)胞解毒功能。測(cè)量滲透協(xié)迫下NO的釋放率發(fā)現(xiàn)沙丘蘆葦中NO含量明顯增加，而沼澤蘆葦中NO的含量沒(méi)有顯著變化。內(nèi)源NO的清除伴隨著SOD，CAT，APX和GR活性的降低和LOX的活性增加，而外源NO則可以顯著提高抗氧化酶的活性，抑制LOX的活性，由此推測(cè)NO能夠作為內(nèi)源信號(hào)物質(zhì)，保護(hù)植物免于受

5、到滲透協(xié)迫所帶來(lái)的氧化損傷，這樣賦予了沙丘蘆葦更強(qiáng)的抗旱性。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，SNP顯著提高了滲透脅迫下兩種蘆葦中質(zhì)膜H<'+>-ATPase和焦磷酸酶的ATP水解活性，為干旱逆境下的植物生長(zhǎng)提供必需的能量。使用外源CaSO<,4>和Ca<'2+>鰲合劑．EGTA處理均證實(shí)Ca<'2+>在NO誘導(dǎo)的滲透脅迫下兩種蘆葦愈傷組織質(zhì)膜H<'+>-ATPase和焦磷酸酶活性升高的過(guò)程中起關(guān)健性的介導(dǎo)作用。 此外，植物在干旱脅迫條件下誘導(dǎo)各種生理生

6、化反應(yīng)來(lái)適應(yīng)逆境，例如可溶性滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸的累積。我們的研究發(fā)現(xiàn)SNP處理對(duì)滲透脅迫下兩種蘆葦中脯氨酸的調(diào)節(jié)因濃度不同而異，低濃度SNP處理促進(jìn)脯氨酸的累積而高濃度SNP處理則表現(xiàn)為明顯的抑制作用。PTIO(NO專(zhuān)一性清除劑)處理則明顯逆轉(zhuǎn)了上述SNP的誘導(dǎo)效應(yīng)，證實(shí)了低濃度外源：NO誘導(dǎo)滲透脅迫下兩種蘆葦中脯氨酸累積的專(zhuān)一性作用。脫落酸(ABA)在植物遭受滲透脅迫的適應(yīng)性反應(yīng)發(fā)生過(guò)程中具有多重作用，其中誘導(dǎo)脯氨酸的累積也是一個(gè)重要

7、的方面。所以，我們研究了NO對(duì)滲透脅迫下兩種蘆葦中．ABA含量的影響及其在ABA誘導(dǎo)的滲透脅迫下脯累積的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的功能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，外源NO在ABA誘導(dǎo)的滲透脅迫下兩種蘆葦中脯氨酸累積的過(guò)程中可能作用于ABA的下游，并且NO和ABA信號(hào)分子在此誘導(dǎo)反應(yīng)過(guò)程中不存在累加效應(yīng)。滲透脅迫下外源NO誘導(dǎo)兩種蘆葦脯氨酸累積的關(guān)鍵酶脯氨酸合成酶(P5CS)的活性；而ABA對(duì)于P5CS顯示了與NO相類(lèi)似的調(diào)節(jié)方式，但其調(diào)節(jié)效應(yīng)明顯弱于：NO。使用